作为PCIe 6.0、NVMe和新兴存储应用程序的形式因素

作为PCIe 6.0实现可扩展的层次和嵌入式开关或开关芯片,允许一个根端口与多个端点接口(如存储设备、以太网卡和显示驱动程序)。虽然作为PCIe 6.0 64 gt / s的引入增加了可用带宽存储应用程序以最小的延迟或没有增加,仍然缺乏一致性的限制作为PCIe应用固态硬盘(ssd),这是块存储设备。NVMe这些存储应用程序,它使用作为PCIe作为传输接口,已成为占主导地位的SSD技术。

宇瞻科技宣布第一个作为PCIe 5.0在2022年5月在台北国际电脑展ssd。即使作为PCIe 5.0 SSD尚未广泛推出,在Synopsys对此我们已经与设计师合作开发新的SSD设备将利用作为PCIe 6.0的64 gt / s数据速率。

5.0作为PCIe ssd刚刚开始,需要更快的ssd背后的驱动力是什么?市场需求归结为试图跟上ssd的增加能力通过提高可用带宽连接到驱动器。因为大多数SSD形式因素,包括普遍M.2 U.2,支持最大x4车道配置(四车道),增加带宽的唯一方法就是为每个车道去更快,自从广泛的接口是不可能的。这就造成了作为PCIe速度从4.0到5.0,和6.0作为PCIe旁边。

非易失性内存表达&作为PCIe ssd

NVM表达(NVMe)是一个逻辑设备接口规范用于访问非易失性存储媒体作为PCIe总线的连接通过性能目标广泛的企业和客户端系统,它现在占主导地位的SSD景观。NVM代表非易失性内存,这通常是NAND闪存,和它有几个物理形式因素,包括2.5”ssd (U.2),作为PCIe插件卡片(aic) M.2卡片,和其他人。NVMe技术不是一个传输协议,而是一个使用作为PCIe storage-oriented命令集运输。

NVMe是专门为ssd和存储之间的通信接口和系统cpu使用高速作为PCIe连接,存储形式的独立因素。NVMe更快和传输更多的数据比老SATA-based ssd要快多了。因为它是专门为ssd, NVMe已成为新的行业标准对数据中心服务器和客户端设备如笔记本电脑、台式电脑、和先进的游戏控制台。

自2011年NVMe规范的发布,NVMe已经主导SSD市场(图1)。NVMe面料,或NVMe-oF,于2016年添加到规范,并扩大使用NVMe其他协议,如以太网,Infiniband,或FibreChannel,允许主机系统访问存储设备通过网络或织物,远远超出一个底板。NVMe-oF设备通常利用数组作为PCIe / NVMe ssd和一个控制器接口网络传输,并作为PCIe仍然是这些系统的关键部分。

今天,大多数主机平台是基于作为PCIe 4.0 5.0作为PCIe刚刚开始部署。因此,大多数SSD是基于作为PCIe 4.0,和一些新的基于作为PCIe 5.0,和一些前沿的SSD发展已经针对作为PCIe 6.0。

固态硬盘的容量发货预报图1:企业通过接口类型和年。来源:IDC预测2020 - 2024年,全球的固态硬盘Doc # US4590920, 2020年12月

作为PCIe (NVMe) SSD形式因素

而M.2和U.2形式因素限制带宽x4 PCI Express链接,更新的形式因素如E1和E3,以及插件卡片形式因素,使更广泛的链接的混合体,甚至x16增加带宽。表单作为PCIe数据速率的因素不确定支持;数据速率主要是由当前作为PCIe规范版本和部署。

U.2

U.2是一个2.5英寸的形式,一般用于ssd和提供作为PCIe (NVMe), SAS或SATA接口。它通常用于台式机、服务器和存储系统建立在hdd,和一些主板U.2接口构建到他们。严格地说,U.2意味着符合PCI Express设定触发器- 8639模块规范,还有7毫米和15毫米模块用NVMe作为PCIe x4 U.2可以支持。

M.2

M.2是规范形式因素在内部安装ssd目标移动,笔记本电脑,和电脑市场,明显小于U.2。M.2支持作为PCIe、SATA和USB接口。M.2 ssd进来各种各样的宽度和长度,但大多数版本共享相同的风格连接器插头直接进入M.2可用插槽在主板上。M.2形式因素支持x2和/或x4车道作为PCIe运行NVMe命令集。

EDSFF形式因素

EDSFF代表企业和数据中心标准形式因素,它包括一个系列规范由SNIA设定触发器技术联盟技术工作的一部分。EDSFF包括一个广泛的形式因素,所有作为PCIe + NVMe共享相同的协议和相同的设定触发器- ta - 1002边缘连接器。EDSFF有优势一些其他的SSD形式因素的最大驱动能力,可伸缩性、性能和热和电源管理。一些EDSFF形式因素支持的混合体,甚至x16作为PCIe链接,从而为未来提供尽可能高的带宽作为PCIe ssd 6.0基地。

E1.S

E1.S, an abbreviation for EDSFF 1U Short, is a flexible, power-efficient building block for hyperscale and enterprise storage applications such as cloud compute servers and OEM 1U performance servers. E1.S is a small form factor, being just a bit longer than M.2, but wider to accommodate more NAND for increased capacity per drive. E1.S offers advantages over the typical 110mm M.2 form factor popular in hyperscale data centers, such as hotplug capability, improved thermal performance, and scaling to higher capacities due to the support for x8 PCIe links, up from the maximum of x4 seen in M.2.

E1.L

E1.L, an abbreviation for EDSFF 1U Long, is a form factor developed to maximize available capacity per drive and per rack unit in a 1U server or storage array. E1.L has options supporting x4 or x8 lanes of PCIe while fitting vertically in a 1U chassis to allow for scalable bandwidth per drive. It is hot pluggable and front access serviceable with LEDs built into an integrated enclosure, improving data center serviceability and allowing for more power efficient storage (TB/W). E1.L, like E1.S, fits vertically in a standard 1U chassis.

E3

E3是一种家庭的因素,包括E3。年代和E3。L,以取代传统的U.2 2.5英寸的形式在许多服务器和存储系统。不同版本都共享相同的高度(76毫米),热插拔硬盘。他们为flash SSD的密度和系统优化底盘。E3家族连接器是专为x4 x16作为PCIe车道和权力信封70 w,使其潜在的最高的带宽与AIC SSD形式因素。所有版本槽/连接器是兼容的,应该前置。为未来设计的服务器和存储系统,EDSFF E3将适应未来的一代又一代的PCI Express,包括作为PCIe 6.0。

插件卡

ssd的插件卡(AIC)形式因素利用一个标准作为PCIe卡形式,可以插入到一个可用作为PCIe插槽。考虑到更大的物理尺寸的AIC以前讨论的形式因素,另类投资会议可能会有更大的能力和潜在的更高的性能,因为它还可以支持任何可用的宽度作为PCIe链接,包括乘16。此外,更大的规模可以添加额外的潜力计算存储设备的功能。AIC形式因素是多才多艺的,可能会发展为固态存储应用程序。

总结

PCI Express是主要接口对于今天的ssd,由NVMe广泛采用的标准。可用在多种形式因素,NVMe ssd冲击市场支持连接到主机通过作为PCIe 5.0和6.0正准备搬到作为PCIe在未来2 - 3年。E3的引入形式因素,加上另类投资会议,可能会推高总体可用带宽SSD是作为PCIe 6.0 ~ 100 gb每秒x16 SSD。

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